Эмиттер вторичных электронов Советский патент 1988 года по МПК H01J1/32 

Изобретение относится к области электронной технике,.в частности к электровакуумным приборам, содержащим эмиттеры вторичных электронов. Известен эмиттер вторичных электронов, выполненный на основе окисленных сплавов или на основе соединения сурьмы со щелочным:, металлом. Недостатком такого эмиттера явля ется низкий коэффициент вторичной электронной эмиссии. Известен также другой эмиттер вторичных электронов, содержащий слой полупроводникового материала, поверхностным покрытием, снижающим работу вьпсода до состояния отрицательного электронного сродства. Недостатком этого эмиттера являе ся сравнительно широкий энергетичес кий спектр вторичных электронов. Разброс энергий вторичных электр нов приводит к разбросу их траекторий в приборе и времен пролета межэлектродных промежутков, что ограни чивает возможности разработок электронных приборов с требуемыми характеристиками, в частности создания фотоэлектронных умножителей, электронно-оптических преобразователей, передающих телевизионных трубок и других приборов с высокими временны ми параметрами и хорошим пространст венным разрешением. Для улучшения временных характеристик и пространственного разрешения приборов необх димо сужать электрический спектр вт ричных электронов. Целью изобретения является сужение энергетического спектра вторичньк электронов и, как следствие, улучшение временных характеристик и пространственного разрешения приборов с вторично-электронными эмиттерами. Указанная цель достигается тем, что в эмиттере вторичных электронов содержащем слой полупроводникового материала с поверхностным покрытием снижающим работу выхода до состояни отрицательного электронного сродств слой полупроводникового материала в полнен на основе твердого раствора прямозонного и непрямозонного полупроводников, взаимная концентрация которых такова, что энергии прямого и непрямого переходов в этом твердом растворе совпадают. В качестве прям зонного полупроводника может быть выбран, например фосфид индия, арсенид индия, антимонид индия, арсенид галлия или антимонид галлия. Непрямозонным полупроводником могут быть, например фосфид галлия, фосфид алюминия, арсенид алюминия или антимонид алюминия. Разброс энергией вторичных элек- тронов в значительной мере связан с выходом в вакуум -не только электронов, термализованных в абсолютном минимуме зоны проводимости (например, Г-минимуме в GaAs или Х-минимум4 в Gap), но и электронов, находящихся в более высоких минимумах зоны проводимости (например Х-минимуме в GaAs и Г-минимуме в Gap;, При этом центральный т.е. Г-минимум, является наинизшим (аб солютным) минимумом зоны проводимости только в случае прямозонного полупроводника. Раэли- . чия в энергетических положениях этих минимумов .достигают в соединениях типа 0,3-0,5 эВ и более, в связи с чем вторичные электроны, термализованные в этих минимумах, подходят к поверхности с разными энергиями, что вносит существенный вклад в расширение энергетического спектра электронов, эмиттируемых в вакуум. Для иллюстрации этого положения н-а чертеже приведены схемы энергетических зон прямозонного полупроводника, когда ширина запрещенной зо ны Ел опеределяется прямым переходом из верха валентной зоны в Г-минимум зоны проводимости (фиг.1), и непрямозонного полупроводника, когда ширина запрещенной зоны определяется непрямым переходом из верха валентной зоны в Х-минимум зоны проводимости (фиг.2). Энергии соответствующих переходов Е и Е. В каждом из этих случаев выход в вакуумэлектронов, термализованных в разных минимумах зоны проводимости и имеющих разную энергию относительно уровня вакуума, приводит к значительному разбросу вторичных электронов по энергиям. Достижение поставленной цели иллюстрируется Лфиг.3) на примере твердого раствора --AIP, При увеличении концентрации фосфида алюминия в этом твердом растворе от О до 1иО% значение энергий прямого перехода из верха валентной зоны в Г-минимум проводимости (Ef) изменяется от значения Е,

, характерного для InP («1,3 эВ)| до значения, характерного для А1Р (3,6 эВ). При этом значение непрямого перехода из верха валентной зоны в Х-минимум зоны проводимости (ЕХ) изменяется от 2,25 до 2,4 эВ Как видйо из фиг.З, в твердом растворе значения Е и Е совпадают при содержании AIP 45%, причем могут быть допустимы не большие отклонения от этого содержания, например при концентрации AlP в пределах 40-50% различие между энергиями прямого и непрямого переходов не превышает 0,1 эВ, Структура энергетических зон для твердого раствора прямозонного и непрямозонного полупроводников, взаимная концентрация которых такова, что энергии прямого

и непрямого переходов из верха валентной зоны в соответствующие минимумы зоны проводимости совпадают, представлена на фиг.4, Вгздно, что в этом случае выход в вакуум электронов, термализованных в разных минимумах зоны проводимости, не дает расширения энергетического спектра, которое в других случаях связано с различием энергий прямого и непрямого переходов.

Таким образом, в эмиттере обеспечивается сужение энергетического спектра вторичных электронов, приводящее к улучшению временных характеристик и пространственного разрешения приборов с вторично-электронными эмиттерами.

I.ЭМИТТЕР ВТОРИЧНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий слой полупроводникового материала с поверхностным покрытием, снижающим работу выхода до состояния отрицательного электронного сродства, о т л и ча ющи и ся тем, что, с цельн) сужения энергетического спектра вторичных электронов, слой полупроводникового материала выполнен на основе твердого раствора прямозонного и непрямозонного полупроводников, взаимная концентрация которых обеспечивает совпадение энергий прямого и непрямого переходов в твердом растворе. . 2. Эмиттер, по п. 1, о т л и ч aiю щ и и с я тем, что в качестве прямозонного полупроводника . соединение из группы, содержащей фосфид индия, арсенид индия, айтимонид индия, арсенид галлия и антимонид галлия, а в качестве непрямозонного полупроводника выбрано соедине ние из группы, содержащей фосфид галО) лия, фосфид алюминия, арсенид алюминия и антимонид алюминия.

I I I I ,

JS 5

. i , I . I t I

10 0 60 1риг.З

fpt/f,